紫外線分光光度計(jì)的在環(huán)保中的應(yīng)用

徐陽純，梁潔怡，王志強(qiáng)，李維嘉

( 中國廣州分析測(cè)試中心，廣東省化學(xué)危害應(yīng)急檢測(cè)技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，廣東 廣州 510070 )

1 引言

當(dāng)各種環(huán)保問題層出不窮的狀態(tài)下，人們?nèi)找骊P(guān)注環(huán)境保護(hù)問題，并在科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展和進(jìn)步的條件下，采用先進(jìn)的紫外線分光光度計(jì)法進(jìn)行環(huán)境保護(hù)監(jiān)測(cè)，是一種先進(jìn)的、全新的、精準(zhǔn)度較高的環(huán)保檢測(cè)方法，相較于傳統(tǒng)的環(huán)保監(jiān)測(cè)方法而言，體現(xiàn)出快速、簡(jiǎn)便、易于操作的特點(diǎn)，能夠較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)污染源的監(jiān)測(cè)，結(jié)合監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)分析和判定監(jiān)測(cè)范圍內(nèi)的污染物種類，準(zhǔn)確獲悉定位污染物的準(zhǔn)確位置，有較高的環(huán)保監(jiān)測(cè)效率。

2 紫外可見分光光度計(jì)概述

紫外可見分光光度計(jì)是一種常規(guī)分析儀器，在不同的光路設(shè)計(jì)原理下，可以分為雙波長(zhǎng)分光光度計(jì)、單光束分光光度計(jì)等類型，包括有輻射源、單色器、檢測(cè)器等內(nèi)部構(gòu)件和元素，具體來說主要有：(1)輻射源。這是能夠提供足夠輸出功率的穩(wěn)定而連續(xù)光譜，如：鎢燈、鹵鎢燈、氘燈、氫燈、可調(diào)諧染料激光光源等。(2)單色器。它的內(nèi)部構(gòu)件有入射、出射狹縫、透鏡系統(tǒng)、棱鏡及光柵等色散元件，能夠產(chǎn)生高純度單色光束。(3)試樣容器。它主要是對(duì)盛放的試液進(jìn)行吸光度的測(cè)量，光程通常在0.5～10cm，石英池適用于紫外可見區(qū)，玻璃池適用于可見區(qū)。(4)檢測(cè)器。它具有快速掃描、靈敏性高的特點(diǎn)，如：光電管、光電倍增管、光導(dǎo)攝像管、光電二極管矩陣檢測(cè)器等。(5)顯示裝置。該裝置可以記錄并顯示圖譜、數(shù)據(jù)及操作條件，是必不可少的重要裝置之一。

紫外線分光光度計(jì)是以物質(zhì)的吸收光譜為依據(jù)，探討和研究物質(zhì)內(nèi)部構(gòu)成、組分及相互作用的儀器，是在朗伯--比耳定律的光吸收基本定律條件下，測(cè)定物質(zhì)中的分子和原子吸收入射光中的特定波長(zhǎng)的光能量而發(fā)生的分子振動(dòng)能級(jí)躍遷和電子能級(jí)躍遷狀態(tài)，利用不同物質(zhì)有其特定的吸收光譜曲線，依據(jù)吸收光譜中某些特征波長(zhǎng)處的吸光度的高低，而判斷測(cè)定出該物質(zhì)的含量，較好地實(shí)現(xiàn)對(duì)測(cè)定物質(zhì)的定性分析和定量分析。它的主要特點(diǎn)包括有以下方面：(1)靈敏度高、選擇性好。由于紫外可見光分光光度法的入射光以棱鏡或光柵為單色器，通過控制配合可以獲得一條譜帶極其狹窄的單色光，其測(cè)定的靈敏度可以達(dá)到1～10μg/m，光度計(jì)定量測(cè)定的精密度可以達(dá)到0.5%。(2)無須樣品分離裝置。紫外線分光光度計(jì)法主要選用純度較高的單色光，在對(duì)兩種或兩種以上的樣品組分進(jìn)行測(cè)定時(shí)，無須進(jìn)行樣品預(yù)先分離處理，只要選擇樣品組分特征波長(zhǎng)的單色光即可實(shí)施測(cè)定和分析。(3)定量分析方法多樣化。紫外線分光光度計(jì)法有多種不同的定量方法，如：線性回歸定量法；百分消光系數(shù)與摩爾消光系數(shù)換算法等，是一種極具實(shí)效性的測(cè)定分析方法。

3 紫外線分光光度計(jì)在環(huán)保檢測(cè)中的應(yīng)用分析

在將紫外線分光光度計(jì)應(yīng)用于環(huán)保監(jiān)測(cè)的過程中，可以在將待測(cè)污染物樣品進(jìn)行粉碎處理的前提下，滴入堿性提取液，采用浸出提取的方式，使浸出液中的Cr6+與酸性環(huán)境中的二苯碳酰二肼發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，產(chǎn)生紫色絡(luò)合物，然后再在波長(zhǎng)540nm處進(jìn)行分光光度法測(cè)定，同時(shí)采用外標(biāo)法進(jìn)行數(shù)據(jù)定量分析，從而獲取精準(zhǔn)的檢測(cè)數(shù)據(jù)和結(jié)果，使之成為環(huán)境監(jiān)測(cè)保護(hù)的數(shù)據(jù)支撐。

3.1 紫外線分光光度計(jì)在水和廢水中的監(jiān)測(cè)應(yīng)用

在對(duì)水質(zhì)的常規(guī)監(jiān)測(cè)之中，通常采用紫外線分光光度法，由于水系包涵有水相(溶液)、固相(懸浮物或底質(zhì))、生物相(水生生物)等不同成分，對(duì)于待測(cè)物的濃度干擾影響較大，如：當(dāng)干擾物質(zhì)與被測(cè)物質(zhì)直接結(jié)合時(shí)，會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果偏低；當(dāng)干擾物質(zhì)與被測(cè)物質(zhì)具有相同反應(yīng)時(shí)，會(huì)導(dǎo)致檢測(cè)結(jié)果偏高；當(dāng)干擾物質(zhì)與分析用的試劑產(chǎn)生化合作用時(shí)，則會(huì)阻礙試劑與待測(cè)物質(zhì)的反應(yīng)。為此要注重監(jiān)測(cè)分析方法的合理運(yùn)用，采用不同的方法消除干擾，具體來說主要包括有：(1)物理蒸餾法。這種方法可以較好地分離被測(cè)物質(zhì)，去除干擾物質(zhì)。(2)調(diào)節(jié)PH值，使被測(cè)物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)對(duì)相關(guān)元素的準(zhǔn)確測(cè)定。(3)利用氧化還原反應(yīng)可以將試劑中的干擾物質(zhì)轉(zhuǎn)換為不會(huì)產(chǎn)生干擾作用的價(jià)態(tài)。(4)添加絡(luò)合劑以分離干擾離子。(5)利用有機(jī)溶劑的萃取或反萃取方法消除干擾。(6)沉淀分離反應(yīng)。(7)采用濕法消解或干法灰化的措施，消除其他物質(zhì)的干擾和影響。

紫外線分光光度法可以通過波長(zhǎng)掃描的方式，快速測(cè)定廢水中的微量苯酚，在苯酚的最大吸收峰為269.3nm左右的波長(zhǎng)下，測(cè)定不同濃度的苯酚標(biāo)準(zhǔn)樣品的吸光度，繪制相關(guān)曲線并計(jì)算苯酚在中性溶液中的表觀摩爾吸光系數(shù)為1524.58L/mol；然后再通過定量測(cè)定的方式，測(cè)定并計(jì)算廢水中苯酚的吸光度，獲悉廢水中苯酚的濃度為39mg/L。

3.2 紫外線分光光度計(jì)在大氣污染中的監(jiān)測(cè)應(yīng)用

紫外線分光光度計(jì)法也有自身的局限性，它無法實(shí)現(xiàn)對(duì)顆粒污染的監(jiān)測(cè)，因而難以對(duì)大氣污染中的氣溶膠組分進(jìn)行監(jiān)測(cè)和分析，而只能對(duì)大氣污染中的氣態(tài)污染物進(jìn)行監(jiān)測(cè)，可以通過監(jiān)測(cè)大氣中的臭氧含量的方式，觀察并監(jiān)測(cè)數(shù)據(jù)，以此判定和分析大氣層的狀態(tài)，獲取大氣層是否被破壞的數(shù)據(jù)資料，為大氣污染處理和整治提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)。

3.3 紫外線分光光度計(jì)在土壤污染中的監(jiān)測(cè)應(yīng)用

紫外線分光光度計(jì)能夠?qū)崿F(xiàn)對(duì)土壤污染中的重金屬含量的檢測(cè)，由于工業(yè)污染排放會(huì)產(chǎn)生各種污染性的重金屬物質(zhì)，加之土壤自身攜帶的重金屬成分，會(huì)導(dǎo)致土壤質(zhì)量下降。因此，通過采用紫外線分光光度計(jì)法標(biāo)記土壤中的重金屬含量，可以較好地凈化土壤，減輕土壤的負(fù)擔(dān)。

3.4 紫外線分光光度計(jì)在有機(jī)物污染中的監(jiān)測(cè)應(yīng)用

有機(jī)物的污染成分相對(duì)復(fù)雜，通常分布于大氣、土壤、水體之中，可以采用紫外線分光光度計(jì)法，實(shí)現(xiàn)對(duì)這些有機(jī)物中污染成分的監(jiān)測(cè)，分析有機(jī)物的含量，并據(jù)此出具監(jiān)測(cè)報(bào)告和說明。

4 紫外線可見分光光度計(jì)法在食品檢測(cè)中的應(yīng)用

由于當(dāng)前食品安全事件頻發(fā)，引發(fā)社會(huì)極大的關(guān)注，為此可以引入紫外線可見分光光度計(jì)法，用于對(duì)食品的安全檢測(cè)。

4.1 光度測(cè)量

可以利用紫外線可見分光光度計(jì)測(cè)定成分單一、具有相同顏色的產(chǎn)品，準(zhǔn)確地測(cè)定食品的吸光度數(shù)值。

4.2 食品成分定性分析

由于不同的物質(zhì)具有不同的吸收光譜曲線，通過物質(zhì)吸收光譜中特殊波長(zhǎng)的峰值、波形變化，可以檢測(cè)食品中的物質(zhì)含量。如：可以運(yùn)用紫外線分光光度法檢測(cè)食品中的復(fù)合型防腐劑、復(fù)合型鮮味劑等，較好地排除食品中不應(yīng)當(dāng)使用的添加劑。

4.3 成分定量分析

可以運(yùn)用紫外線可見分光光度計(jì)檢測(cè)食品中的蛋白質(zhì)、DNA等生物分子，科學(xué)準(zhǔn)確地檢測(cè)食品中的不同組分的含量。

5 總結(jié)與展望

綜上所述，紫外線分光光度計(jì)法是先進(jìn)、實(shí)效性的監(jiān)測(cè)方法，要在明晰紫外線分光光度計(jì)法的應(yīng)用特點(diǎn)及原理的條件下，全面分析紫外線分光光度計(jì)法在環(huán)保、食品安全等領(lǐng)域中的應(yīng)用，科學(xué)準(zhǔn)確地獲悉物質(zhì)含量，采用定性分析和定量分析的不同方法，較好地促進(jìn)紫外線分光光度計(jì)監(jiān)測(cè)的多功能化、集成化、便捷化發(fā)展和進(jìn)步，使之成為環(huán)境、食品安全的有力數(shù)據(jù)支撐。